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基于LABVIEW和USB接口的微弱信号数据采集系统研制

作　者: 张亮
导　师: 曹茂永；程学珍
学　校: 山东科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 微弱信号 USB 数据采集 CPLD LABVIEW
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 64次
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内容摘要

目前市场上的USB接口的数据采集产品存在精度低、采样率低、数据传输速率低的缺点,不利于微弱信号采集的任务。国内外高端的数据采集产品价格昂贵而且对课题来说利用率很低,性价比不高。针对这些情况,设计了一套高性能低噪声数据采集系统。该数据采集系统包括三部分。分别是微弱信号调理电路模块、数据采集模块和上位机应用程序模块。经过微弱信号调理电路,将不易直接进入数据采集流程的微弱信号调理成常规的信号。数据采集卡硬件和上位机之间使用USB总线技术进行数据传输,方便快捷且能保证数据传输率。上位机应用程序使用虚拟仪器软件LABVIEW设计,使用DLL技术驱动板卡与其通信,进行信号的实时显示和分析。数据采集板卡采用高速差分放大器AD8132进行进一步的前置放大；使用CPLD和外部SRAM,采用数据流“乒乓算法”构成大容量FIFO数据缓冲区,在不降低系统性能的前提下降低了系统成本；引入WDM驱动模型,采用USB2.0总线技术进行数据传输,CPLD芯片作为USB芯片的外部主机控制其进行Slave FIFO模式的数据传输,保证了数据传输率。而且由于USB接口的便捷和热插拔特性,使得系统可以方便进行进一步的电磁屏蔽措施；采用独立时钟为CPLD和AD转换器提供精确同步时钟信号,从而降低时钟相位噪声。测试结果表明,该数据采集系统具有噪声低、传输速度快、精度高,成本低等优点,设计实现一种集微弱信号采集、处理、显示为一体的系统,可以用于微弱信号的采集。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-18
  1.1 课题选题背景  11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 课题研究目标和意义  12-13
  1.4 本系统的特点  13
  1.5 数据采集技术概述  13-17
  1.6 本课题的主要工作  17-18
2 数据采集系统设计  18-21
  2.1 本数据采集系统性能指标  18
  2.2 数据采集系统总体规划设计  18-20
  2.3 本章小结  20-21
3 USB总线技术及USB控制芯片选型  21-28
  3.1 USB概述及协议基础  21-25
  3.2 USB芯片选型  25-27
  3.3 本章小结  27-28
4 系统总体设计  28-52
  4.1 微弱低频信号处理模块设计  28-35
  4.2 基于"从"FIFO模式的数据采集设计  35-44
  4.3 可编程逻辑器件模块设计  44-49
  4.4 其他外围电路设计  49-51
  4.5 本章小结  51-52
5 设备驱动程序基础与设计应用  52-60
  5.1 设备驱动程序简介与WDM模型  52-56
  5.2 USB设备即插即用的实现  56-57
  5.3 通用USB驱动程序(GPD)解析  57-60
6 上位机应用程序设计与测试  60-67
  6.1 LABVIEW与数据采集  60
  6.2 LABVIEW驱动非NI数据采集卡方法  60-63
  6.3 LABVIEW应用程序设计  63-66
  6.4 本章小结  66-67
7 结论与展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-73
攻读硕士期间主要成果  73-74
附录1  74-75
附录2  75

基于LABVIEW和USB接口的微弱信号数据采集系统研制

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